Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600°С. Чугун содержит, мас.% : C 2,7-3,7

SI 2,5-3,5

MN 0,1-0,4

MG 0,02-0,08

CE 0,005-0,009

B 0,02-0,06

оксисульфиды титана 0,05-0,55

нитриды алюминия 0,05-0,15

FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна бора, нитридов алюминия, а также содержание в нем TI, S и O 2 в виде оксисульфидов титана позволяют повысить предел прочности при растяжении в 1,11-1,21 раза, ударную вязкость в 1,21-1,31 раза и износостойкость в 1,49-2,25 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕОЪБ ЛИК (19) (И) 72 А1 (51 ) 5 С 22 С 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CJ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4608601/23-02 (22) 10.10.88 (46) 15.08.90. Бюл. и 30 (71) Производственное обьединение Гомсельмаш" (72) Е.В.Янин, М.И.Карпенко, В.К.Савченко, С.M.Бадюкова и Б.Б.Карасик (53) 669.15-196 (088.8) (56) Патент ПНР и 123606, кл. С 22 С 37/04, 1984 °

Авторское свидетельство СССР и 1216236, кл. С 22 С 37/00, 1984 ° (54) ВысокопРочный ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и .может быть использовано при производстве отливок из высокопрочИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов высокопрочного чугуна.

Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600 С.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Дополнительное введение нитридов алюминия в количестве 0,05-0,15 мас.3 микролегирует и измельчает металлическую основу, стабилизирует структуру и механические свойства, повышает стабильность износа и упруго-плас2 ного чугуна. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, а также ударной вязкости и изностойкости при сухом трении в интервале температур 20-600 С. Чугун содержит, мас.Ф: С 2,7-3,7; Si 2,53,5; Мп 0,1-0,4; ИВ 0,02-0,08; Се

0,005-0,009; В 0,02-0,06; оксисульфиды титана 0,05-0,55; нитриды алюминия 0,05-0,15 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна бора, нитридов алюминия, а также содержание в нем Ti, S и О в виде оксисульфидов титана позволяют повысить предел прочности при растяжении в 1,11-1,21 раза; ударную вязкость в 1,21-1,31 раза и износостойкость в 1,49-2,25 раза. 2 табл. тически х с войств. При содержа ни и нитридов алюминия до 0,05 мас.Ф стабильность структуры и ударная вязкость недостаточны, а при их увеличении более 0,15 мас.Ф повышается содержаwe в структуре неметаллических включении, снижается ударная вязкость и износостойкостье

Введение бора в количестве 0,020,06 мас.3 обусловлено его высокой химической активностью и способностью очищать границы зерен в структуре чугуна, упрочнять его, повышая сопротивляемость износу, ударную Ь вязкость и эксплуатационную долго- " вечность. При концентрации бора до

0,02 мас.Ф его влияние как поверхностно-активного модификатора проявляется слабо и стабильность механи1585372

1 ческих свойств и износа недостато на.

При увеличении концентрации бора бо-, лее 0,06 мас.i снижается однородность структуры чугуна, отмечается выделение баридов по границам зерен, что снижает стабильность износа, упруго-пластических и эксплуатационных свойств.

Введение кислорода и связывание серы и титана в оксисульфиды титана повышает стабильность структуры, вызывая дробление сульфидной эвтектики, измельчает структуру, повышая износостойкость и ударную вязкость. Увеличение концентрации оксисульфидов титана более 0,55 мас.4 снижает однородность структуры, повышает содержание неметаллических включений по границам зерен, усиливает процессы ликвации и .«оагуляции и склонность цугу, на к хрупкому разрушению. При сни>ке нии концентрации оксисульфидов менее ,0,05 мас.3 укрупняется структура чу гуна, повышается содержание ФеРРи-.а 25 и снижаются характеристики износостойкости и упруго-пластические свойства .

В предлагаемом чугуне содержание основных компонентов принято в количествах, мас,4: углерод 2,7-3,7, кремний 2,5-3,5, и марганец 0,1-0,4, которые обеспечивают снижение дефектов в отливках и повышение стабильности структуры, износостойкости чугуна и упруго-механических свойств, Магний (0,02-0,08 мас.31 и церий (0,005-0,009 мас,3) содержатся в чугуне в количествах, обеспечивающих высокий фактор формы графита и не снижающих ударную вязкость, износостойкость и служебные свойства. Исключение из состава чугуна церия приводит к образованию в чугуне дефе<тов стоуктуры типа черных пятен и снижению стабильности механических свойств.

Увеличение содержания магния и цезия выше верхних предег>ов повышает их угар, повышает содержание неметаллических включений и интерметаллида

50 типа СеГе, что снижает стабильность механических свойств. При концентрации магния и церия ниже ниж:->их пределов их модифицирующий эффект недостаточен.

Пример. Плавку чугуна npasoдили в индукционных печах из шихты включающей возврат прессового цеха, литейные коксовые чугуны ЛК-2 и ЛК-3, Формула изобретения

Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, церий, титан, серу и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения предела прочности при растя>нении, а также ударной вязкости и износостойкости при сухом трении в интервале температур 20-600 С, он дополнительно содержит нитриды алюминия, Gop и кислород„ связанный с титаном и серой в оксисульфиды, при следующем соотношении компонентов, мас. o:

Углерод

Кремний

Марганец

Магний

Церий

2,7-3,7

2,5-3,5

0,1-0,4

0,02-0,08

0,005-0,009 передельных рафинированных чугунов, ферробора ФБ1 и карбюризатора. Рафинирование расплава производят кальцинированной содой. Перегрев расплава в печи при рафинировании 1480-1500 С.

После рафинирования расплав продувают кислородом в течение 0,3-3,0 мин и микролегируют нитридами алюминия.

Модифицирование чугуна производят в разливочных ковшах лигатурой KM-7 и ферроцерием. Разливку металла в литейнь.е формы производят при 1400

14200С.

В табл, 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, Определение состава чугуна проводили методом дифференцирования химического анализа сталей и сплавов, содержащих нитриды, окислы и оксисульфиды, Качественный анализ структуры высокопрочного чугуна проводили металлографическим методом.

Механические свойства чугунов опытных плавок приведены в табл. 2, Испытания на ударную вязкость проводят на трех образцах размером 11 « 10 " 55 мм с У-образным надрезом, а испытание на растяжение - на образце

g 10 мм.

Как видно из табл. 2 предлагаемый высокопрочный чугун благодаря дополнительному вводу бора, нитридов алюминия, а также содержания оксисульфидов титана повышает предел прочности при растяжении в 1,14-1,21 раза„ ударную вязкость в 1,21-1,31 раза и износостойкость в 1,49-2,25 раза.

l585372

Нитриды алюминия

Бор

Оксисульфиды титана

Железо

0,05-0,l5

0,02-0,06

0,05-0,55

Остальное

Табли ца

Элемент

Химический состав высокопрочных чугунов, мас.Ф

Извест- Предлагаемый ный

3,3

2,5

0,2

0,05

0,01

2,7

2,5

О,1

0,02

0,005

3,7

3,5

0,4

0,08

0,009

Углерод

Кремний

Марганец

Магний

Церий

Оксисульфиды титана

Нитриды алюминия

Бор

Железо

3,3

3,0

0,3

0,05

0,008

0,05

0,05

0,02

Осталь- . Остальное ное

0,12

0,10

0,06

Остальное

0,55

0,15

0,06

Остальное

Т а б л и ц а 2

Показатели

Чугун

Известный

Предлагаемый

2 ) 3 ) Ц

Временное сопротивление при растяжении, МПа

Ударная вязкость, кДж/м2, при, С

Износостойкость при сухом тре-. нии, мг/м2 гс, при, С

400 600

530 605 645 627

985 962

962 947

996 984

?50 910

470 885

835 .950

57 48

68 52

72 60

54

58

112

135

Составитель Н.Косторной

Редактор М.Недолуженко Техред Л.Олийнык.

Корректор T.Hàëåö

Заказ 2306 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д ° 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 191